流體力學(xué)音速和馬赫數(shù).ppt

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1、可壓縮1可壓縮性不能被忽略高速空氣動(dòng)力學(xué)炮彈、飛機(jī)、火箭等的飛行密度場(chǎng)非定常、高速、密度梯度大可壓縮2氣體在噴管及擴(kuò)壓器內(nèi)的流動(dòng)有明顯熱交換的氣體流動(dòng)反應(yīng)器、冷凝器等有明顯粘性效應(yīng)的氣體管道流動(dòng)輸氣管道葉輪機(jī)械概述1一元、定常、可壓縮、等熵可壓縮流動(dòng)的基本概念、一元定常等熵流動(dòng)、噴管中的流動(dòng)計(jì)算基礎(chǔ)知識(shí)積分形式控制方程，馬赫數(shù)，體積彈性模量概述2可壓縮流動(dòng)的基本概念定常一元等熵流動(dòng)控制方程組、參考狀態(tài)、氣流參數(shù)與通道面積的關(guān)系幾何噴管中的流動(dòng)dux8.1音速和馬赫數(shù)微弱擾動(dòng)波擾動(dòng)p+dp?+d?T+dT介質(zhì)狀態(tài)發(fā)生某種程度的變化未擾動(dòng)區(qū)擾動(dòng)波面擾動(dòng)

2、區(qū)微弱擾動(dòng)波－壓縮波和膨脹波壓縮波膨脹波波傳播方向質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向波面過(guò)后相同相反熱力參數(shù)增大熱力參數(shù)減小微弱擾動(dòng)波傳播的熱力過(guò)程微弱擾動(dòng)波傳播的熱力過(guò)程參數(shù)變化極其微小，忽略不可逆損失波前后溫差較小，波速很高可逆過(guò)程絕熱過(guò)程等熵過(guò)程微弱擾動(dòng)波傳播速度－音速1波的傳播速度與流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度不同微弱擾動(dòng)波在可壓縮介質(zhì)中傳播的速度音速音速2c-dux連續(xù)方程運(yùn)動(dòng)方程－動(dòng)量方程音速3音速基本公式其它形式音速方程不可壓縮流體由音速4氣體的等熵彈性模量完全氣體當(dāng)?shù)匾羲亳R赫數(shù)當(dāng)?shù)匾羲伲硶r(shí)刻某空間位置狀態(tài)參數(shù)不同，音速也不同亞音速流動(dòng)超音速流動(dòng)音速流動(dòng)微弱擾動(dòng)傳

3、播的區(qū)域1靜止點(diǎn)源，流體以某速度流動(dòng)流體速度u=0同心球面波，擾動(dòng)向四面八方傳遞微弱擾動(dòng)傳播的區(qū)域2流體速度uc擾動(dòng)只波及錐面內(nèi)部馬赫錐馬赫角OA與來(lái)流的夾角微弱擾動(dòng)傳播的區(qū)域4擾動(dòng)源運(yùn)動(dòng)，氣體靜止同心球面波擾動(dòng)波會(huì)超越擾動(dòng)源向前傳播，擾動(dòng)可傳遍整個(gè)流場(chǎng)擾動(dòng)波的傳播總落后于擾動(dòng)源，形成以擾動(dòng)源為頂點(diǎn)的馬赫錐，擾動(dòng)傳播有界微弱擾動(dòng)傳播的區(qū)域5－例題當(dāng)我們聽(tīng)到超音速飛機(jī)的聲音時(shí)，()A、飛機(jī)正朝我們飛來(lái)B、飛機(jī)正好在我們頭頂上C、飛機(jī)已

4、經(jīng)越過(guò)我們頭頂飛去D、以上都不對(duì)微弱擾動(dòng)傳播的區(qū)域6－例題例：超音速飛機(jī)在高空巡航，飛機(jī)通過(guò)觀察者頭頂多少秒后，觀察者方可聽(tīng)到發(fā)動(dòng)機(jī)的聲音？Ma=1.5,z=1000m,t=20℃。解：馬赫角音障–突破音障音障是一種物理現(xiàn)象，當(dāng)物體的速度接近音速時(shí)，將會(huì)逐漸追上自己發(fā)出的聲波。聲波疊合累積的結(jié)果，會(huì)造成局部激波,從而使空氣阻力驟增,對(duì)飛行器的加速產(chǎn)生障礙，而這種因?yàn)橐羲僭斐商嵘俣鹊恼系K稱為音障突破音障突破音障1突破音障38.2一元?dú)饬鞯牧鲃?dòng)特性連續(xù)方程變截面管道，定常，一元?jiǎng)恿糠匠潭ǔＲ辉雎再|(zhì)量力一元定常可壓縮流基本方程組1能量方程定常，一元

5、加給單位質(zhì)量氣體的熱量等于單位質(zhì)量氣體的焓和動(dòng)能的增量一元定常可壓縮流基本方程組2狀態(tài)方程對(duì)空氣而言，適用完全氣體假設(shè)的范圍在完全氣體假設(shè)的范圍內(nèi)，如果溫度不太高，定壓比熱、定容比熱可視為常數(shù)8.3等熵流基本方程式和基本概念粘性影響小，參數(shù)變化連續(xù)流速高，忽略熱交換等熵流動(dòng)可逆絕熱熱力學(xué)關(guān)系式一元定常等熵氣流基本方程組1動(dòng)量方程連續(xù)方程等熵能量方程一元定常等熵氣流基本方程組2能量方程的各種形式動(dòng)量方程、能量方程相同一元定常等熵氣流基本方程組3狀態(tài)方程過(guò)程方程一元等熵氣流的基本特性基本特性熱力參數(shù)與速度之間的相互變化關(guān)系參考狀態(tài)在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中參數(shù)不

6、變等熵滯止?fàn)顟B(tài)、臨界狀態(tài)、極限狀態(tài)參考狀態(tài)－等熵滯止?fàn)顟B(tài)1靜參數(shù)氣流的當(dāng)?shù)貭顟B(tài)參數(shù)滯止參數(shù)速度滯止為零時(shí)的參數(shù)某熱力過(guò)程當(dāng)?shù)貭顟B(tài)等熵過(guò)程速度滯止為零的狀態(tài)假想等熵滯止?fàn)顟B(tài)參考狀態(tài)－等熵滯止?fàn)顟B(tài)2等熵滯止到速度為0等熵滯止等熵滯止等熵滯止參考狀態(tài)－等熵滯止?fàn)顟B(tài)3定常一元等熵流中等熵滯止參數(shù)為常量，因此可作為參考狀態(tài)滯止焓流動(dòng)的總能量滯止溫度使動(dòng)能全部滯止下來(lái)增加的溫度參考狀態(tài)－等熵滯止?fàn)顟B(tài)4無(wú)量綱熱力學(xué)參數(shù)之間的關(guān)系等熵過(guò)程方程完全氣體狀態(tài)方程參考狀態(tài)－等熵滯止?fàn)顟B(tài)5所有熱力學(xué)參數(shù)變化一致，p變化最快參考狀態(tài)－等熵滯止?fàn)顟B(tài)6靜參數(shù)與速度的關(guān)系u減小，

7、T，p，?均增大減速使氣流壓縮u增大，T，p，?均減小加速使氣流膨脹參考狀態(tài)－臨界狀態(tài)1當(dāng)?shù)貭顟B(tài)等熵過(guò)程Ma=1的狀態(tài)臨界狀態(tài)能量方程臨界狀態(tài)下參考狀態(tài)－臨界狀態(tài)2定常一元等熵流動(dòng)的臨界參數(shù)為常量參考狀態(tài)－臨界狀態(tài)3空氣，γ=1.4超音速流動(dòng)亞音速流動(dòng)參考狀態(tài)－極限狀態(tài)當(dāng)?shù)貭顟B(tài)等熵過(guò)程溫度為0K的狀態(tài)極限狀態(tài)（最大速度狀態(tài)）能量方程假想狀態(tài)以Ma或?表示的氣流參數(shù)關(guān)系式1用馬赫數(shù)表示的氣流參數(shù)關(guān)系式能量方程以Ma或?表示的氣流參數(shù)關(guān)系式2速度系數(shù)ccr對(duì)于某確定的等熵流動(dòng)是常數(shù)以Ma或?表示的氣流參數(shù)關(guān)系式3滯止?fàn)顟B(tài)臨界狀態(tài)極限狀態(tài)0011?Ma?

8、氣體動(dòng)力函數(shù)表對(duì)于一定的γ值按Ma的大小事先計(jì)算好無(wú)量綱熱力參數(shù)值，列成表格，稱為氣體動(dòng)力函數(shù)表氣流參數(shù)與通道面積的關(guān)系1